Формирователь симметричных стробимпульсов регулируемой длительности Советский патент 1980 года по МПК H03K5/01 

Изобретение относится к измерительной текникь и может быть использовано в широкополосных стробоскопических осциллографах и измерителях мгновенных значений электрических величин. Известны формирователи импульсов, содержащие источники опорного и постоя ного напряжения, формирователь, токоста билизирующий и регулирующий транзисторы, нагрузку, циоч, стабилитрон, резисто ры Щ. Указанные устройства имеют недостаточное быстродействие. Известные формирователи симметричных стробимпульсов регулируют длительности, содержащие ограничивающие диоды переключатель, резисторы, разделительные конденсаторы, источники напряжения смещения 2. Указанньге формирователи достаточно сложны и имеют малое быстродействие. . Цель изобретения- упрощение устройства и повыщение быстродействия за счет уменьшения длительности фронтов сформированных стробимпульсов. Для достижения указанной цели в формирователь симметричных стробимпульсов регулируемой длительности, содержащий ограничивающие диоды, переключатель, резисторы, разделительные конденсаторы, источники напряжения смещения, введен диод Ганка, подключенный ко входу формирователя, ограничивающие диоды включены между диодом Ганна и резисторами, которые соединены через переключатель fc источниками напряжения смещения, а разделительные конденсаторы подключены к выходу формирователя. На фиг. 1 приведена принципиальная электрическая схема указанного формирователя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу формирователя. Предлагаемый формирователь содержит обостряющий диод 1 Ганна} два ограничивавающих диода 2 и 3 (например, диоды Шоттки), анод одного из которых соединен с анодом диода 1 Ганна, а катоц другого - катодом диода 1 Ганна; резисторы 4 и 5, вклйчённые ограни ивающими диодами 2 и 3 и ползунками сдвоенного переключателя б, а также разделительные конденсаторы 7 и 8, через которые сформированные на резисторак 4 и 5 стробимпульсы подаются на нагрузку (смеситель). В зависимости от положения переключателя;6 на офаничивающие) дибды 2 и 3 через резисторы 4 и 5 подаются запирающие напряжения + Е или +Е источников смещения. Устройство работает следующим образом., На диод Ганна поступают симметричные биполярные импульсы запуска Ug (фиг. 2). Когда напряжение на диоде 1 Ганна дс)стигает порогового значения U, . на катоде диода возбуждается домен сильного поля, причем qOK в диоде скяч-г ком уменьшается на величину лТ (пример но вдвое). При этом напряжение на диоде возрастает на величину 1лид- AlR-j. где выходное сопротивление источни ка импульсов запуска. На каждом из электродов диода Ганна изменение нап|Ья- жения составляет &.U ( фиг. 2). Через время Т, определяемое длиной диода Ганна (T ) ,где 1О см/сек - скорость домена), домен igtffeSiaWf на анойё, ТГШпряжёйи на дй- оде 1 Ганна скачком уменьшается на величину 2 ли.. Длительность импульсов запуска выбирается такой, чтобы к этому моменту напряжение на диоде 1 Ганна в отсутствие домена было несколько мень ше порогового значения U , При этом второго домена йа катоде диода 1 Ганна не образуется, и & / ( U фиг. 2) Напряжения смещени;я ±Ед выбирают ся таким образом, чтобы при подключе- НИИ резисторов 4 и 5 к источникам напряжения + Е ограничивающие диоды 2 и 3 были открыты только в течение вре- мени пролета домена Т в диоде 1 Ганна. Если, например Ед5- , на выходе форми рователя образуются симметричные бипоиярные импульсы напряжения, форма ксугорых близка к прямоугольной, ампли- туда составляет iU , а длительность рав на времени пролета домена Т от катода до анода (UcfHa фиг. 2). Напряжение смещения + Е выбирается таким образом, чтобы прй подключении резисторов 4 и 5 к источникам напряжения ± Е ограничивающие диоды 2 и 3 не отпирались при возбуждении домена сильного псяя (Е5.().

746868 При этом сигнал на выход попадает через барьерные емкости С диодов 2 и 3 и дифференцируется с постоянной времени () ( пунктир на фиг. 2). Таким образом, длительность сформированных импульсов регулируется переключателем 6. Фронт выходных импульсов определяется временем формирования домена сильно- го поля и может составлять около 20 пс. При использовании высокочастотного смесителя предлагаемая схема формирователя имеет следующие преимущества: 1. Ввиду симметрии схемы отпадает необходимость в использовании симметрирующего трансформатора. При этом им- пульсы, сформированные обостряющим диодом, поступают на выход без искажений. 2. Фронты сформированных стробимпульсов определяются времен ем формирования домена сильного поля в диоде Ганна и могут состалвлять величину порядка 2О ПС, т. е. примерно втрое лучше, причемопри выполнении обостряющего диода в виде диода Ганна. 3.Число пассивных элементов в устройстве уменьшено более чем вдвое. Соответственно уменьшаются паразитные реактивности, затягивающие фронты сформированных стробимпульсов,. 4.При выполнении ограничивающих диодов в виде диодов Шоттки все элементы формирователя могут быть изготовлены по совместимой интегральной технологии. При этом формирователь конструктив- нЬ может быть выполнен в виде интегральной полупроводниковой схемы на основе эпйтаксиальной пленки арсенида галлия П-типа, выращенной на изолирующей подложке. Та же интегральная схема может содержать все элементы смесителя. При интегральном исполнении формирователя стробимпульсов и смесителя полоса пропускания стробпреобразователя расширяется благодаря исключению паразитных реактивностей и уменьшению размеров устройства. Интегральное исполнение обеспечивает высокую идентичность барьернь1х емкостей ограничивающих диодов, а также высокую идентичность смесительных диодов. В конечном, счете это приводит к овьпиению точности работы стррбпреоб- разователя. Таким образом, предлагаемый формирователь симметричных стробимпульсов регулируемой длительности обладает значительно большим быстродействием и в

сочетании с высокочастотным смесителем (напр.шер, двухдиодным) позволяет расширить полосу пропускания стробпреобраэо вателя по крайней мере до 10 ГГц (т, е. в 5-1О раз).

Формула изобретения Формирователь симметричных стробимпульсов регулируемой длительности, оодержащий ограничивающие диоды, пере- ключатель, резисторы, разделительные :: конденсаторы, источники напряжения смещения, отличающийся тем, что, с целью упрощения устройства и повышения быстродействия за счет умень шения длительности фронтов сформированных, стробимпульсов, в негр введен диод Ганна, подключенный ко входу формирователя, ограничивающие диоды включены между диодом Ганна и резисторами, которые соединены через переключатель б источниками напряжений смещения, а разделительные конденсаторы подключены к выходу формирователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР N9 491202, кл. Н 03 К 5/02, 05.10.73.

2.Рябинин Ю. А. Стробоскопическое осциллографирование. М., Сов. радио , 1972, с. 64-68 (прототип).

ULJ

4h

-1-е, 0-0

Рае,-/